leptin对草鱼和鳜鱼糖脂代谢及摄食调控机理比较研究

本项目拟以我国特有专性植食性鱼类草鱼和肉食性鱼类鳜鱼为试验材料，在已完成其肝、脑转录组测序基础上，采用体外重组表达蛋白、Western 杂交、原位杂交、细胞培养、免疫组织化学、酶活性测定及实时定量PCR等组织、细胞和分子生物学技术，通过研究草鱼和鳜鱼重组leptin（瘦素）蛋白对其血糖、肝及肌肉糖原、相关组织及细胞的糖酵解与糖异生通路中关键酶活性、基因表达及其代谢产物的影响，对肝、肌肉及肠系膜脂肪的脂代谢相关酶活性与基因表达的影响，以及对摄食量及摄食调控关键基因与蛋白的影响，并在细胞水平研究其作用的具体通路，探索leptin在草鱼和鳜鱼糖脂代谢及其摄食调控中的作用与机理。研究结果将丰富鱼类糖脂代谢及摄食调控机理的研究资料，并有望为提高鱼饲料糖利用效率并减轻对水环境污染提供理论依据。

本项目以我国特有专性植食性鱼类草鱼和肉食性鱼类鳜鱼为试验材料，在已完成其肝、脑转录组测序基础上研究Leptin对其生理作用。项目团队克隆了鳜鱼Leptin-A和Leptin-B基因，并进行了氨基酸同源性及基因结构分析。与典型脊椎动物Leptin基因（具有3个外显子和2个内含子）不同，鳜鱼Leptin-A和Leptin-B基因均含2个外显子和1个内含子。鳜鱼Leptin-A在肝脏中高表达，而Leptin-B在脂肪组织、鳃及各个脑区丰富表达，LeptinR在各个组织广泛表达。此外，项目研究了Leptin对草鱼和鳜鱼摄食的调节作用，研究发现在草鱼和鳜鱼中体外注射人工合成的关键促食欲因子神经肽NPY蛋白，均会显著影响草鱼和鳜鱼Leptin基因的表达水平，表明Leptin可以响应食欲调控因子而影响外周的能量平衡和改变摄食。最后，项目研究了Leptin对草鱼和鳜鱼糖脂代谢的调节作用。研究团队先建立了草鱼营养性肝细胞脂变模型，在肝细胞脂变模型中Leptin基因表达量显著降低（p<0.05）。进一步研究表明，Leptin 剂量依赖性促进甘油的释放，并可影响脂肪代谢关键基因在转录和翻译水平的表达。JAK-STAT抑制剂AG490破坏瘦素诱导的脂肪分解作用，RS-PI(3)K特异性抑制剂W1628只影响瘦素诱导的PPARγ下调，研究结果表明，瘦素直接刺激JAK-STAT信号介导的脂肪分解和脂肪酸β-氧化相关基因表达，并抑制IRS-PI(3)K信号通路相关的脂肪合成。活体实验研究发现草鱼Leptin能与葡萄糖、胰岛素以及三碘甲状腺素相互作用，并且可能参与草鱼糖代谢调控的生理过程。在鳜鱼中研究发现，禁食后6d鳜鱼肝脏Leptin-A基因mRNA表达水平显著升高，而禁食后2-10d鳜鱼肠道和脂肪组织Leptin-A基因mRNA表达水平均显著降低。腹腔注射胰岛素后12h，鳜鱼血糖显著降低，而鳜鱼肝脏、肠道和脂肪组织Leptin-A基因mRNA表达水平无明显变化。腹腔注射insulin后36h，鳜鱼肠道Leptin-A基因mRNA表达水平显著升高。研究结果揭示，Leptin在草鱼和鳜鱼糖代谢调控过程中发挥了重要的生理功能。该项目的研究结果将补充鱼类Leptin的理论研究，丰富鱼类糖脂代谢及摄食调控机理的研究资料，并有望为提高鱼饲料糖、脂利用效率并减轻对水环境污染提供理论依据。